[發明專利]TEM樣品制造方法

無效

• 申請號: 201010285810.8
• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN102401758A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 段淑卿;芮志賢;李劍;于會生;王玉科
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/44
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及一種集成電路觀測樣品的制造方法，特別涉及一種TEM樣品制造方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，半導體器件的關鍵尺寸不斷減小，利用具有高分辨率的儀器對缺陷及特定微小尺寸進行觀察與分析，進而優化工藝變得越來越重要。

透射電鏡(transmission?electron?microscope，TEM)作為電子顯微學的重要工具，通常用以觀測材料的微觀結構，包括晶體形貌、微孔尺寸、多相結晶和晶格缺陷等，其點分辨率可達到0.1nm。所述透射電鏡的工作原理如下：將需檢測的透射電鏡樣品(TEM樣品)放入TEM觀測室，以高壓加速的電子束照射所述TEM樣品，將TEM樣品的形貌放大投影到屏幕上，照相，然后進行分析。

TEM樣品的制備是使用透射電鏡觀察與分析技術中非常重要的一環，TEM樣品通常要減薄到0.2um以下，許多情況下需要使用聚焦離子束(focus?ion?beam，FIB)進行切割得到薄片，此薄片即為TEM樣品薄片。聚焦離子束的工作狀態分為高壓工作狀態與低壓工作狀態，所述高壓工作狀態所使用的電壓為30千伏，所述低壓工作狀態所使用的電壓為10千伏。在FIB切割過程中，使用經高壓加速的離子束轟擊晶圓，以切割出TEM樣品薄片，經高壓加速的離子束會對TEM樣品薄片造成損傷，將TEM樣品薄片兩側的晶態變成非晶態。

如圖1所示，其為現有的FIB工藝切割得到的一TEM樣品薄片。所述TEM樣品薄片100的兩側部分101、103即為經過高壓加速的離子束轟擊而造成損傷的部分，其為非晶態；中間部分102即為未受損傷的部分，其為晶態。圖1所示的TEM樣品薄片100的總厚度可大于或等于100nm，以所示的TEM樣品薄片100的總厚度等于100nm為例，其中，兩側部分101及103的厚度分別為20nm，中間部分102的厚度則為60nm。根據TEM明場成像的襯度原理可知，應用TEM分析具有此三部分結構的TEM樣品薄片時，通常認為，只有當TEM樣品薄片100的非晶態部分的總厚度小于晶態部分的厚度時，方能得到有序的、可反映樣品材料晶相的圖像；否則，觀測到的只能是無序的、對應樣品材料非晶相的圖像。由此可知，通過TEM觀測圖1所示的TEM樣品薄片100，能夠看到有序的、可反映樣品材料晶相的圖像。

但是，半導體技術已經發展到65nm以下，半導體器件的關鍵尺寸不斷變小，并且為了提升分析質量，需要制備更加薄的TEM樣品薄片。如圖2所示，其為現有FIB工藝切割得到的另一TEM樣品薄片。該TEM樣品薄片200的兩側部分201、203即為損傷的非晶態部分，中間部分202為未受損傷的晶態部分。圖2所示的TEM樣品薄片200的總厚度小于100nm，以所示的TEM樣品薄片200的總厚度等于60nm為例，雖然TEM樣品薄片200的總厚度減小為60nm，但是其損傷的非晶態部分201、203的厚度依然分別為20nm，其中間部分202(未受損傷的晶態部分)的厚度為20nm。根據TEM明場成像的襯度原理可知，通過TEM觀測圖2所示的TEM樣品薄片200，只能看到無序的、對應樣品材料非晶相的圖像，得不到反映樣品材料晶體結構的圖像。

也就是說，應用現有的FIB工藝切割得到TEM樣品薄片時，造成薄片損傷，從而形成薄片兩側非晶態部分的厚度是相對穩定的，通常為單側20nm～30nm。即若需制得更加薄的TEM樣品薄片，極易造成TEM樣品薄片的兩非晶態部分的總厚度大于其晶態部分的厚度，此時，將得不到反映樣品材料晶體結構的圖像，繼而失去TEM分析的意義。

目前，業界減少TEM樣品薄片非晶態部分厚度的方法，主要是通過FIB低壓離子束條件制備樣品，該方法可減薄TEM樣品薄片的非晶態部分。但是，通過該方法減薄TEM樣品薄片的非晶態部分效率不高，其制得的TEM樣品薄片還是具有一定厚度的非晶態部分，并且，由于所用的是10千伏的低壓離子束，其制造TEM樣品薄片速度非常慢，影響了生產效率。

因此，制造一種沒有非晶態部分或者非晶態部分很薄，不影響透射電鏡觀測的TEM樣品，成了業界亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種TEM樣品制造方法，以解決現有的FIB工藝切割晶圓得到的TEM樣品薄片非晶態部分太厚的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種TEM樣品制造方法，包括：利用聚焦離子束切割晶圓得到TEM樣品薄片；加熱所述TEM樣品薄片制成TEM樣品。

可選的，加熱所述TEM樣品薄片的溫度為400℃～800℃。

可選的，加熱所述TEM樣品薄片的時間為大于等于1小時。